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基于资源的HTTP Cache的实现介绍


2009-09-06 00:02:58  |   才被看了4,437次  |   才1条评论
分类: HTTP相关知识  |   发布:   |   来源:robbin

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我们都知道浏览器会缓存访问过网站的网页,浏览器通过URL地址访问一个网页,显示网页内容的同时会在电脑上面缓存网页内容。如果网页没有更新的话,浏览器再次访问这个URL地址的时候,就不会再次下载网页,而是直接使用本地缓存的网页。只有当网站明确标识资源已经更新,浏览器才会再次下载网页。

一、什么是HTTP Cache

对于浏览器的这种网页缓存机制大家已经耳熟能详了,举个例子来说,JavaEye的新闻订阅地址:http://www.javaeye.com/rss/news , 当浏览器或者订阅程序访问这个URL地址的时候,JavaEye的服务器在response的header里面会发送给浏览器如下状态标识:

Etag “427fe7b6442f2096dff4f92339305444”
Last-Modified Fri, 04 Sep 2009 05:55:43 GMT

Etag “427fe7b6442f2096dff4f92339305444”
Last-Modified Fri, 04 Sep 2009 05:55:43 GMT

这就是告诉浏览器,新闻订阅这个网络资源的最后修改时间和Etag。于是浏览器把这两个状态信息连同网页内容在本地进行缓存,当浏览器再次访问JavaEye新闻订阅地址的时候,浏览器会发送如下两个状态标识给JavaEye服务器:

If-None-Match “427fe7b6442f2096dff4f92339305444”
If-Modified-Since Fri, 04 Sep 2009 05:55:43 GMT

If-None-Match “427fe7b6442f2096dff4f92339305444”
If-Modified-Since Fri, 04 Sep 2009 05:55:43 GMT

就是告诉服务器,我本地缓存的网页最后修改时间和Etag是什么,请问你服务器的资源有没有在我上次访问之后有更新啊?于是JavaEye服务器会核对一下,如果该用户上次访问之后没有更新过新闻,那么根本就不必生成这个RSS了,直接告诉浏览器:“没什么新东西,你还是看自己缓存的网页吧”,于是服务器就发送一个304 Not Modified的消息,其他什么都不用干了。

这就是HTTP层的Cache,使用这种基于资源的缓存机制,不但大大节省服务器程序资源,而且还减少了网页下载次数,节约了很多网络带宽。

二、HTTP Cache究竟有什么作用?

我们通常的动态网站编程,服务器端程序根本就不去处理浏览器发送过来的If-None-Match和If-Modified-Since状态标识,只要有请求就生成网页发送给浏览器。对于一般情况来说,用户不会总是没完没了刷新一个页面,所以大家并不认为这种基于资源的缓存有什么太大的作用,但实际情况并非如此:

1、像Google这种比较智能的网络爬虫可以有效识别资源的状态信息,如果使用这种缓存机制,可以大大减少爬虫的爬取次数。

比方说Google每天爬JavaEye网站大概15万次左右,但实际上JavaEye每天有更新的内容不会超过1万个网页。因为很多内容更新比较快,因此Google就会反复不停的爬取,这样本身就造成了很多资源的浪费。如果我们使用HTTP Cache,那么只有当网页内容发生改变的时候,才会真正进行爬取,其他时候我们直接告诉Google的爬虫304 Not Modified就可以了。这样不但降低了服务器本身的负载和爬虫造成的网络带宽消耗,实际上也大大提高了Google爬虫的工作效率,岂不是皆大欢喜?

2、很多内容更新不频繁的网页,尽管用户不会频繁的刷新,但是从一个比较长的时间段来看使用HTTP Cache,仍然可以起到很大的缓存作用。

比方说一些历史讨论帖子,已经过去了几个月了,这些帖子内容很少更新。用户可能通过搜索,收藏链接,文章关联等方式时不时访问到这个页面。那么只要用户访问过一次以后,后续所有访问服务器直接发送304 Not Modified就可以了,不用真正生成页面。

3、对于历史帖子使用HTTP Cache可以避免爬虫反复的爬取。

比方说JavaEye的论坛帖子列表页面,分页到20页后面的帖子已经很少有人直接访问了,但是从服务器日志去看,每天仍然有大量爬虫反复爬取这些分页到很后面的页面。这些页面由于用户很少去点击,所以基本上没有被应用程序的memcached缓存住,每次访问都会造成很高的资源消耗,爬虫隔一段时间就爬一次,对服务器是很大的负担。如果使用了HTTP Cache,那么只要爬虫爬过一次以后,以后无论爬虫爬多少次,都可以直接返回304 Not Modified了,极大的节省了服务器的负载。

三、如何在应用程序里面使用HTTP Cache

如果我们要在自己的程序里面实现HTTP Cache,是件非常简单的事情,特别是对Rails来说只需要添加一点点代码,以上面的JavaEye新闻订阅来说,只要添加一行代码:

def news
fresh_when(:last_modified => News.last.created_at, :etag => News.last)
end

def news
fresh_when(:last_modified => News.last.created_at, :etag => News.last)
end

用最新新闻文章作为Etag,该文章最后修改时间作为资源的最后修改时间,这样就OK了。如果浏览器发送过来的标识和服务器标识一致,说明内容没有更新,直接发送304 Not Modified;如果不一致,说明内容更新,浏览器本地的缓存太古老了,那么就需要服务器真正生成页面了。

以上只是一个最简单的例子,如果我们需要根据状态做一些更多的工作也是很容易的。比方说JavaEye博客的RSS订阅地址: http://robbin.javaeye.com/rss

@blogs = @blog_owner.last_blogs
@hash = @blogs.collect{|b| {b.id => b.post.modified_at.to_i + b.posts_count}}.hash
if stale?(:last_modified => (@blog_owner.last_blog.post.modified_at || @blog_owner.last_blog.post.created_at), :etag => @hash)
render :template => “rss/blog”
end

@blogs = @blog_owner.last_blogs
@hash = @blogs.collect{|b| {b.id => b.post.modified_at.to_i + b.posts_count}}.hash
if stale?(:last_modified => (@blog_owner.last_blog.post.modified_at || @blog_owner.last_blog.post.created_at), :etag => @hash)
render :template => “rss/blog”
end

这个实现稍微复杂一些。我们需要判断博客订阅所有的输出文章是否有更新,所以我们用博客文章内容最后修改时间和博客的评论数量做一个hash,然后用这个hash值作为资源的Etag,那么只要这些博客文章当中任何文章内容被修改,或者有新评论,都会改变Etag值,从而通知浏览器内容有更新了。

除了RSS订阅之外,JavaEye网站还有很多地方适合使用HTTP Cache,比方说JavaEye论坛的版面列表页面,一些经常喜欢泡论坛的用户,可能时不时会上来刷新一下版面, 看看有没有新的帖子,那么我们就不必每次用户请求的时候都去执行程序,生成页面给他。我们判断一下如果没有新帖子的话,直接告诉他304 Not Modified就可以了,在没有使用HTTP Cache之前的版面Action代码:

def board
@topics = @forum.topics.paginate…
@announcements = (params[:page] || 1).to_i == 1 ? Topic.find :all, :conditions => …
render :action => ‘show’
end

def board
@topics = @forum.topics.paginate…
@announcements = (params[:page] || 1).to_i == 1 ? Topic.find :all, :conditions => …
render :action => ‘show’
end

添加HTTP Cache以后,代码如下:

def board
@topics = @forum.topics.paginate…
if logged_in? || stale?(:last_modified => @topics[0].last_post.created_at, :etag => @topics.collect{|t| {t.id => t.posts_count}}.hash)
@announcements = (params[:page] || 1).to_i == 1 ? Topic.find :all, :conditions…
render :action => ‘show’
end
end

def board
@topics = @forum.topics.paginate…
if logged_in? || stale?(:last_modified => @topics[0].last_post.created_at, :etag => @topics.collect{|t| {t.id => t.posts_count}}.hash)
@announcements = (params[:page] || 1).to_i == 1 ? Topic.find :all, :conditions…
render :action => ‘show’
end
end

对于登录用户,不使用HTTP Cache,这是因为登录用户需要实时接收站内短信通知和订阅通知,因此我们只能对匿名用户使用HTTP Cache,然后我们使用当前所有帖子id和回帖数构造hash作Etag,这样只要当前分页列表页面有任何帖子发生改变或者有了新回帖,就更新页面,否则就不必重新生成页面。

Rails的Controller提供了fresh_when和stale?方法帮助我们实现HTTP Cahe功能,代码写起来已经非常简单了。但是直接在action里面添加Cache代码还是有点难看,所以我们可以用一个第三方插件:easy http cache来进一步简化工作,这样我们仅仅需要添加一个声明就可以了,如下例:

class ListsController < ApplicationController
http_cache :show, :last_modified => :list, :etag => :current_user
enddef show
# expensive stuff
endprotected
def list
@list ||= List.find(params[:id])
enddef current_user
@current_user ||= User.find(params[:user_id])
end

class ListsController < ApplicationController
http_cache :show, :last_modified => :list, :etag => :current_user
enddef show
# expensive stuff
endprotected
def list
@list ||= List.find(params[:id])
enddef current_user
@current_user ||= User.find(params[:user_id])
end

Easy Http Cache插件更多用法可以参考:http://github.com/josevalim/easy_http_cache/tree/master

在给JavaEye网站所有的RSS订阅输出添加了HTTP Cache以后,通过一天的观察发现,超过一半的RSS订阅请求已经被缓存了,直接返回304 Not Modified,所以效果非常明显,由于JavaEye网站每天RSS订阅的动态请求就超过了10万次,因此添加HTTP Cache可以减轻不少服务器的负担和带宽消耗。

针对$_SERVER[‘PHP_SELF’]的跨站脚本攻击(XSS) 网络流量尽在掌控

One Response to “基于资源的HTTP Cache的实现介绍”

  • 康盛博客 in 2009年12月11日

    原来是和ourmysql是同胞兄弟 不过博文真的不错!强烈支持!!!

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